JPH09257503A - 経路探索方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 最適経路を検索に要する時間を短縮する。 【解決手段】 出発地Ｓから目的地Ｄに至る最適経路を
検索する際、出発地Ｓから見た目的地Ｄの方向との方向
差が大きなノードＡ３を処理対象から除外する。目的地
Ｄの方向に対する方向差が同一の複数のノードＡ１及び
Ａ２が存在しているときにはその内目的地Ｄに近いノー
ドＡ１を選択する。方向的に見て目的地Ｄから大きく隔
たった方向にあるノードを経路探索の対象から除外して
いるため、経路探索に要する時間が短くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車載ナビゲーショ
ン装置等において使用され、ユーザに対し出発地から目
的地（最終目的地のみならず中間目的地を含む。以下同
じ）に至る最適な経路に関する情報を提供する経路誘導
方法に関し、特に当該最適経路を検索する経路探索方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】車載ナ
ビゲーション装置等として、ユーザに対し最適経路情報
を提供するための経路誘導機能を有する装置が知られて
いる。経路誘導に際しては、地図データベース上にある
道路情報、例えば道路リンクやそのノードに関する情報
に基づき、目的地から出発地に至る最適の経路を計算す
る。ここにいうノードとは道路の交差点、袋小路、変曲
点等をさし、道路リンクとは道路にて接続されている一
対のノードを結ぶベクトルをさす。また、ここでいう最
適の経路とは、出発地から目的地までの道程又は所要時
間が最短となるものをいう。かかる最適経路を計算する
方法として従来用いられていたのはダイクストラ法であ
る。ダイクストラ法は、出発地からの道程すなわち累計
距離が短い順に地図データベースからノードを検索して
いく処理を、目的地たるノードが検索されるまで繰り返
す手法である。

【０００３】ダイクストラ法の問題点としては、地図デ
ータベース上からノードを検索する際に、例えば目的地
方向とは全く逆の方向にあるノードも選択され得るた
め、最適経路決定処理に要する時間が不必要に長くなる
という問題がある。本発明の目的の一つは、最適経路決
定に際し、目的地方向とは全く逆の方向にあるノードを
選択対象から除外することにより、より短時間で最適経
路を決定可能にすることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】このよう
な目的を達成するために、本発明の第１の構成に係る経
路探索方法は、出発地に隣接するノードの中から出発地
から見た目的地との方向差が最小になるノードを最初の
経由地に選択した上で、選択した経由地に隣接するノー
ドの中から当該経由地から見た目的地との方向差が最小
になるノードを次の経由地に選択する経由地選択処理
を、少なくとも目的地に隣接するノードが経由地に選択
されるまで繰り返すことにより、出発地から目的地に至
る経路をノードの位置情報に基づき正順探索することを
特徴とする。本構成においては、出発地又は選択済みの
経由地に隣接する一般に複数のノードの中から、より目
的地方向に近い方向にあるノードが次の経由地に選択さ
れる。言い換えれば、出発地又は選択済みの経由地に接
続している一般に複数の道路リンクのうち、目的地方向
又はこれに比較的近い方向に向かう道路リンクが選択さ
れる。従って、目的地方向とは全く逆の方向にあるノー
ドが次の経由地に選択されるといった現象が生じなくな
るため、最適経路決定処理に要する時間を短縮できる。

【０００５】第１の構成の実施形態としては、例えば、
方向差が最小になるノードが複数存在しているとき当該
複数のノードをいずれも次の経由地の候補として選んで
おき、各経由地候補に関し上述の経由地選択処理を実行
する構成を掲げることができる。但し、このような構成
では、経由地選択処理が複数の経路系統それぞれに関し
実行されるため、処理時間短縮の効果がそがれてしま
う。これに対し、本発明の第２の構成に係る経路探索方
法は、第１の構成において、上記方向差が最小になるノ
ードが複数存在している場合に、目的地に最も近いノー
ドを最初の又は次の経由地に選択することを特徴とす
る。かかる構成により、処理時間短縮の効果をより顕著
にすることが短縮できる。

【０００６】また、第１及び第２の構成は出発地から目
的地に向かう順すなわち正順に最適経路探索する構成で
あるが、本発明は、逆に目的地から出発地に向かう順す
なわち逆順に最適経路探索する構成として実現すること
もできる。すなわち、本発明の第３の構成に係る経路探
索方法は、目的地に隣接するノードの中から目的地から
見た出発地との方向差が最小になるノードを最後の経由
地に選択した上で、選択した経由地に隣接するノードの
中から当該経由地から見た出発地との方向差が最小にな
るノードを前の経由地に選択する経由地選択処理を、少
なくとも出発地に隣接するノードが経由地に選択される
まで繰り返すことにより、出発地から目的地に至る経路
をノードの位置情報に基づき逆順探索することを特徴と
する。また、本発明の第４の構成に係る経路探索方法
は、第３の構成において、上記方向差が最小になるノー
ドが複数存在している場合に、出発地に最も近いノード
を最後の又は前の経由地に選択することを特徴とする。
これらの構成においては、正順か逆順かという点を除
き、第１又は第２の構成と同様の効果が得られる。

【０００７】本発明は、各ノード毎に作成したリストを
用いた比較的簡便な処理にて実現することができる。ま
ず、本発明の第５の構成に係る経路探索方法は、第１乃
至４の構成において、ノードの位置情報を含む地図デー
タに基づき、他のノードと区別するための番号又は位置
情報を含むリストを、ノード毎に作成しておき、経由地
選択処理を１回実行する毎に、今回選択した経由地に対
応するリストに少なくとも前回選択した経由地の番号又
は位置情報を付加することにより、上記経路上に存在す
る各経由地に対応するリスト同士を当該経路に沿い正順
又は逆順に連鎖させ、得られた一連のリスト連鎖に基づ
き、各経由地の番号又は位置情報を上記経路に沿い正順
又は逆順に編成することにより、上記経路を示す情報を
作成することを特徴とする。また、本発明の第６の構成
に係る経路探索方法は、第１乃至４の構成において、ノ
ードの位置情報を含む地図データに基づき当該位置情報
を含むリストをノード毎に作成しておき、上記方向差
を、上記位置情報に基づくベクトル内積演算又は角度演
算にて求めることを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
関し図面に基づき説明する。

【０００９】図１に、本発明の一実施形態に係り車両に
搭載される経路誘導システムの構成を示す。この図に示
される各装置のうち自車位置検出装置１は搭載に係る車
両（自車）の位置を検出する装置であり、ＧＰＳ(Globa
l Positioning System) 及び自立航法を選択的に又は結
合して利用している。すなわち、自車位置検出装置１の
一部を構成するＧＰＳ受信機は、ＧＰＳアンテナ３を用
いてＧＰＳ衛星からの信号を受信し、受信した信号に基
づき自車位置を検出する。他方、距離センサ５は自車の
単位時間当り走行距離を、また方位センサ６は自車の走
行方位を、それぞれ検出し、自車位置検出装置１はこれ
らのセンサ５及び６の出力を累積（積分）処理すること
により自車位置を検出する（自立航法）。自車位置検出
装置１は、ＧＰＳ又は自立航法にて得た自車位置のうち
いずれか、あるいは両者の結合により補正された自車位
置を、処理装置４に供給する。

【００１０】処理装置４は、自車位置検出装置１により
検出された自車位置及びＣＤ−ＲＯＭ（メモリカードそ
の他の媒体でもよい）７から読み込んだ地図データに基
づき、液晶やＣＲＴ等から構成される表示装置９の画面
上に、地図及び自車位置を例えば重ね合わせて表示させ
る。このような機能を実現するため、処理装置４は、図
２に示される内部構成を有している。図２中、地図デー
タ管理部１３はＣＤ−ＲＯＭ７から地図データを読み込
む手段である。経路探索処理部１１は、地図データ管理
部１３を介し読み込んだ地図データ（又はこれを加工し
たデータ）をメモリ１４上に書き込むと共に、自車位置
検出装置１から入力した自車位置（又はこれを示すグラ
フィクス）を、必要に応じ地図データとのマッチングに
供した上で、メモリ１４上に書き込む。表示制御部１５
は、経路探索処理部１１の制御の下、メモリ１４上のデ
ータに基づき映像信号を発生させ、これにより表示装置
９による表示を制御する。このような機能により、表示
装置９の画面上には、ユーザ（車両操縦者等）にとって
有意な情報である自車周辺の地図や自車位置等が、可視
表示されることになる。

【００１１】処理装置４は、さらに、初期的に自車位置
として検出され又はリモコンキー８の操作等によりユー
ザから与えられる出発地Ｓ（ｘS ，ｙS ）から、ユーザ
によるリモコンキー８の操作等により与えられる目的地
Ｄ（ｘD ，ｙD ）に至る最適経路を探索する機能を有し
ている。この機能は、主に、図２中の経路探索処理部１
１及び最適経路計算処理部１２により実現されている。
その手順を、図３に示す。この手順は主に最適経路計算
処理部１２により実行される。但し、経路探索処理部１
１等にて実行しても構わない。

【００１２】図３においては、まず、出発地Ｓ（ｘS ，
ｙS ）が経路探索の開始点すなわち第０経由地Ｐ（ｘP
，ｙP ）に設定される（Ｓ１）。次に、この第０経由
地Ｐ＝Ｓと隣接しかつ道路リンクにて接続されているノ
ードＱ（ｘQ ，ｙQ ）の中から、第１経由地を選択する
処理が実行される（Ｓ２〜Ｓ５）。この処理は、原理的
には、第０経由地Ｐを始点とする目的地Ｄの相対位置ベ
クトルＰＤと、第０経由地Ｐを始点とする隣接ノードＱ
の相対位置ベクトルＰＱ（すなわちＰからＱに至る道路
リンク）と、がなす角度θが最も小さいノードを、一般
に複数個ある隣接ノードＱの中から選択する、という処
理である（Ｓ２）。角度θを求める方法としては、一例
として、ベクトルＰＤとベクトルＰＱの内積ＰＤ・ＰＱ
を求め、この内積ＰＤ・ＰＱをベクトルＰＤの長さＬPD
とベクトルＰＱの長さＬPQとの積により正規化し、さら
にこの値αをθに変換する方法がある。この方法を数式
表現すると、次のようになる。なお、Ｓ，Ｄ，Ｐ，Ｑの
位置座標としては、緯度経度を用いればよいが、本発明
は座標の取り方には限定を要しない。

【００１３】

【数１】 θ＝ｃｏｓ^-1α …（１） α＝ＰＤ・ＰＱ ＝｛（ｘD −ｘP ）・（ｘQ −ｘP ）＋（ｙD −ｙP ）・（ｙQ −ｙP ）｝ ／（ＬPD・ＬPQ） …（２） 角度θが最小になる隣接ノードＱが１個である場合（Ｓ
３）、この隣接ノードＱが次の経由地（ここでは第１経
由地）に設定される（Ｓ５）。逆に、２個以上である場
合にはそのうち目的地Ｄに最も近い隣接ノードＱが次の
経由地（ここでは第１経由地）に設定される（Ｓ４）。
この後は、このようにして設定された次の経由地をＰと
し、このノードＰに隣接しかつ道路リンクにて接続され
ているノードをＱとして、上述のステップＳ２以降の処
理が実行される。このような手順を繰り返した結果、当
該次の経由地が目的地Ｄ又はこれに隣接するノードに設
定された時点で（Ｓ６）、最適経路に属するノードがす
べて明らかになる。最適経路計算処理部１２は、ステッ
プＳ２〜Ｓ５の繰返しにより得られた各経由地に関する
情報を編集することにより、各経由地を当該最適経路に
沿って正順又は逆順に並べる（Ｓ７）。経路検索処理部
１１は、このようにして得られる最適経路情報に従い当
該最適経路又はその一部を示すデータをメモリ１４上に
書き込み、これにより表示装置９の画面上に最適経路又
はその一部を表示させる。

【００１４】このような手順により、ダイクストラ法に
比べ短い時間で、最適経路を決定可能になり、使用性の
高いシステムを実現可能になる。例えば、図４に示され
る出発地Ｓから目的地Ｄに至る最適経路を検索する際
に、目的地Ｄと全く異なる方向に存在するノードＡ３が
第１経由地に選択されることがなく、目的地Ｄの方向に
比較的近い方向にあるノードが第１経由地となるから、
短い時間での検索が可能になる。また、図４中のノード
Ａ１及びＡ２のように角度θが互いに等しい２個のノー
ドが存在するときでも、ステップＳ３及びＳ４の処理に
て目的地Ｄにより近いノードＡ１が選択されるから、検
索に要する時間はさらに短くなる。

【００１５】さらに、本実施形態では次の表

【表１】 に示される構成の交差点ネットリストを各経由地毎に作
成することにより、最適経路決定処理をさらに迅速化し
ている。この表に示される情報のうち、０番目のシーケ
ンシャル番号はそのノードを他のノードと区別する番
号、１番目及び２番目の緯度ｘ及び経度ｙはそのノード
の位置、３番目の接続リンク数はそのノードに接続して
いる道路リンクの個数、４番目の道路種別は高速道路・
国道・県道等の種別、５番目の集合情報はそのノードが
確定集合・周辺集合・未確定集合のいずれに属するのか
を示す情報、８番目、１０番目、…のシーケンシャル番
号はそのノードに隣接しかつ道路リンクにて接続された
他のノードのシーケンシャル番号であり、これらは、例
えばステップＳ２にて角度θを求めるのに先立ち、ＣＤ
−ＲＯＭ７から読み込んだ地図データに基づき最適経路
計算処理部１２等が各隣接ノードＱに関し設定する。道
路種別が高速道路等の有料道路でありかつ使用者がその
使用を望んでいないときには、ステップＳ２における探
索からそのノードに係るリンクを除外する。確定集合・
周辺集合・未確定集合についてはグラフ理論に関する先
行技術文献、例えば「データ構造とアルゴリズム シリ
ーズ２」『アルゴリズム』、浪平 博人著、ＣＱ出版
社、Ｐ７７−８０を参照されたい。また、６番目のシー
ケンシャル番号及び７番目の累計距離は、それぞれ直前
の経由地のシーケンシャル番号及び出発地Ｓからそのノ
ードＱに至る道程（経由した道路リンクの長さの合計）
であり、いずれもステップＳ４又はＳ５にて設定され
る。９番目、１１番目、…のリンクコストはその交差点
に至るノードの長さ（又は所要時間）を表す量である。
特に、各経由地に対応する交差点ネットリスト同士は、
第０番目及び第６番目のシーケンシャル番号に従い経路
に沿った連鎖を形成する。このように形成されたリスト
連鎖を用いることにより、ステップＳ７におけるデータ
編集を迅速化できる。

【００１６】

【補遺】本発明は、上述の正順検索に限定されるもので
はなく、逆順検索として実現することもできる。その際
には、上述の式（２）に代え、

【数２】 α＝ＰＳ・ＰＱ ＝｛（ｘS −ｘP ）・（ｘQ −ｘP ）＋（ｙS −ｙP ）・（ｙQ −ｙP ）｝ ／（ＬPS・ＬPQ） …（２ａ） 但し、ＰＳ：ノードＰを始点とする出発地Ｓの相対位置
ベクトル ＬPS：ベクトルＰＳの長さ なお、初回についてはノードＰを目的地Ｄと読み替える を用いればよい。さらに、シーケンシャル番号に代え、
緯度ｘ及び経度ｙを連鎖形成に利用しても構わない。ま
た、単に「ノード」という場合袋小路も含まれ得るが、
最適経路上のノードは（出発地Ｓ及び目的地Ｄを除い
て）袋小路であってはならない。このようなノードを選
択対象から除外するには、接続リンク数＝１のノードの
うち目的地Ｄ以外（正順検索の場合）又は出発地Ｓ以外
（逆順検索の場合）のものを、交差点ネットリストの作
成対象から外すようにすればよい。また、ＶＩＣＳ等か
ら道路混雑その他に関する情報が得られているときに
は、混雑や工事によって通行が好ましくないとされる道
路リンクが経路上にこないよう、ステップＳ２等で交差
点ネットリスト（特に接続リンク数や隣接ノードのシー
ケンシャル番号）を編集・設定すればよい。

【００１７】さらに、本発明は、経路探索方法としての
みならず、経路探索装置、経路誘導方法又は装置、車載
ナビゲーション方法及び装置等、各種のカテゴリとして
把握可能である。カテゴリ変更に伴う表現変更は、当業
者にとっては本願の開示に基づき容易になし得るもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係るシステムの構成を
示すブロック図である。

【図２】 この実施形態における処理装置の機能構成を
示すブロック図ある。

【図３】 この実施形態における処理装置の動作の流れ
を示すフローチャートである。

【図４】 この実施形態における最適経路決定方法の概
要を概念的に例示する平面図である。

【符号の説明】

１ 自車位置検出装置、４ 処理装置、７ ＣＤ−ＲＯ
Ｍ、８ リモコンキー、９ 表示装置、１１ 経路探索
処理部、１２ 最適経路計算処理部、１３ 地図データ
管理部、１４ メモリ、１５ 表示制御部、Ｓ 出発
地、Ｄ 目的地、Ａ１〜Ａ３ 出発地Ｓに隣接するノー
ド。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 出発地に隣接するノードの中から出発地
   から見た目的地との方向差が最小になるノードを最初の
   経由地に選択した上で、 選択した経由地に隣接するノードの中から当該経由地か
   ら見た目的地との方向差が最小になるノードを次の経由
   地に選択する経由地選択処理を、少なくとも目的地に隣
   接するノードが経由地に選択されるまで繰り返すことに
   より、 出発地から目的地に至る経路をノードの位置情報に基づ
   き正順探索することを特徴とする経路探索方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の経路探索方法において、 上記方向差が最小になるノードが複数存在している場合
   に、目的地に最も近いノードを最初の又は次の経由地に
   選択することを特徴とする経路探索方法。
3. 【請求項３】 目的地に隣接するノードの中から目的地
   から見た出発地との方向差が最小になるノードを最後の
   経由地に選択した上で、 選択した経由地に隣接するノードの中から当該経由地か
   ら見た出発地との方向差が最小になるノードを前の経由
   地に選択する経由地選択処理を、少なくとも出発地に隣
   接するノードが経由地に選択されるまで繰り返すことに
   より、 出発地から目的地に至る経路をノードの位置情報に基づ
   き逆順探索することを特徴とする経路探索方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の経路探索方法において、 上記方向差が最小になるノードが複数存在している場合
   に、出発地に最も近いノードを最後の又は前の経由地に
   選択することを特徴とする経路探索方法。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４記載の経路探索方法にお
   いて、 ノードの位置情報を含む地図データに基づき、他のノー
   ドと区別するための番号又は位置情報を含むリストを、
   ノード毎に作成しておき、 経由地選択処理を１回実行する毎に、今回選択した経由
   地に対応するリストに少なくとも前回選択した経由地の
   番号又は位置情報を付加することにより、上記経路上に
   存在する各経由地に対応するリスト同士を当該経路に沿
   い正順又は逆順に連鎖させ、 得られた一連のリスト連鎖に基づき、各経由地の番号又
   は位置情報を上記経路に沿い正順又は逆順に編成するこ
   とにより、上記経路を示す情報を作成することを特徴と
   する経路探索方法。
6. 【請求項６】 請求項１乃至４記載の経路探索方法にお
   いて、 ノードの位置情報を含む地図データに基づき、当該位置
   情報を含むリストをノード毎に作成しておき、 上記方向差を、上記位置情報に基づくベクトル内積演算
   又は角度演算にて求めることを特徴とする経路探索方
   法。